第6節日光燈原理

2024年2月22日發(作者：優秀學生干部申請書)

日光燈原理

[主干知識] 認真預習教材，完成下列各題

1.日光路電路的組成：_______, ________, __________.

2.鎮流器的作用：

(1)日光燈開始點亮時，需要________.鎮流器的自感系數很大，在點亮日光燈時，鎮流器的

__________提供瞬時高電壓.

(2)日光燈正發光時，燈管電阻很小，加在燈管的電壓要低于電源電壓，鎮流器起到______

作用.

(3)當閉合開關后，電源電壓加在_______上，使氖氣放電而輝光，產生熱量使U形觸片膨脹伸長，

把電路接通.電路接通后氖氣停止放電，U形觸片冷卻，電路斷開，鎮流器產生_________

，使日光燈管點亮發光.

3.渦流的產生：整塊金屬處于變化的磁場中或切割磁感線時，在金屬塊內自成閉合回路，形成象水

的旋渦狀的電流.

4.渦流的兩種效應及應用：(1)___________ (2)_____________.

[規律方法]

【例1】分析日光燈工作原理

1．日光燈的點燃過程

⑴ 閉合開關，電壓加在啟動器兩極間，氖氣放電發出輝光，產生的熱量使U型動觸片膨脹伸長，

跟靜觸片接觸使電路接通。燈絲和鎮流器中有電流通過。

⑵ 電路接通后，啟動器中的氖氣停止放電，U型片冷卻收縮，兩個觸片分離，電路自動斷開。

⑶ 在電路突然斷開的瞬間，由于鎮流器電流急劇減小，會產生很高高的自感電動勢，方向與

電源電動勢方向相同，這個自感電動勢與電源電壓加在一起，形成一個瞬時高壓，加在燈管中

的氣體開始放電，于是日光燈成為電流的通路開始發光。

S

燈管

鎮流器

220V

圖16—6—1

2．日光燈正常發光

日光燈開始發光后，由于交變電流通過鎮流器線圈，線圈中會產生自感電動勢，它總是障礙電

流變化的，這時和鎮流器起著降壓限流的作用，保證日光燈正常發光。

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思維點擊

總結鎮流器在啟動時產生瞬時高壓，在正常工作時起降壓限流的作用。

啟動器起自動開關的作用。

例1方法點撥：

1．日光燈管

2．鎮流器

鎮流器是一個帶鐵芯的線圈，自感系數很大。

3．啟動器

啟動器主要是一個充有氖氣的玻璃泡，里面裝有兩個電極，一個是靜觸片，一個是由兩個膨脹系數不同的金屬構成的U型動觸片。

【例2】

在下列四個日光燈的接線圖中(S為起輝器，L為鎮流器)，正確的是( )

圖16—6—2

思維分析本題可依據各選項所提供的電路圖，分析各自的工作情況來判定能使日光

燈正常發光的選項.D選項中燈絲被短路，顯然日光燈不能正常發光；C選項中S和L 串在一條支路上，S斷開時，L中能產生自感電動勢，但不能給燈絲提供電流(因為此時

S斷開).B選項中由于S和燈管串聯，所以當S斷開時，只有L上的自感電動勢加在燈管上，

電源電壓沒能加在上面.

故答案為A.

【例3】

如圖16—6—3所示，把一個閉合的輕質鋁框放在蹄形磁體的兩磁極之間，蹄形磁體和鋁

框都可以繞OO′軸轉動.當轉動蹄形磁體時，鋁框也跟著轉動起來；當突然將轉動的磁體

制動，鋁框也會立即停止轉動.試解釋上述現象.

圖16—6—3

思維分析 本題可以依據楞次定律來分析.當蹄形磁體轉動時，穿過鋁框的磁通量發

生改變，則鋁框中就要產生感應電流，且感應電流必然會阻礙相對運動，所以鋁框也會

跟著蹄形磁體同向轉動(以阻礙磁通量的改變).這種現象稱之為電磁驅動.當蹄形磁體突

然制動時，鋁框由于慣性還要運動，但這時鋁框的運動同樣會使鋁框內磁通量發生改變，

鋁框同樣會有感應電流，并且會阻礙相對運動，故而鋁框也能立即停下來.這種現象稱之

為電磁阻尼.

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例2方法點撥：

1.從選擇電路圖時，盡管可以依據自己的記憶，對照課本上的電路圖選擇，但這不是出題者的目的，這種辦法也不能解決問題.最好還是要依據日光燈原理分析.

2.依據日光燈原理，可總結出其線路圖有兩個特點：一是起輝器S應與燈管并聯；二是鎮流器L與燈管串聯.

例3方法點撥：

在解決渦流的磁效應時，主要要從楞次定律出發去理解，即感應電流總是阻礙原磁場和線圈(金屬塊)的相對運動，因而就有電磁驅動和電磁阻尼的應用.

[基礎鞏固]

A.直接對顯像管加熱，使內部溫度達到鎂條著火點

B.直接利用熱源在管內點燃鎂條

C.將顯像管置于一線圈中，線圈上加上高壓直流電

D.將顯像管置于一線圈中，線圈上加上高頻交流電

7.把一個用絲線懸掛的鉛球放在電路中的線圈上方，如圖16—6—5

所示，在下列三種情況下，懸掛鉛球的絲線所受的拉力與鉛球不在線圈上方時比較：

1.下列關于日光燈啟動器的作用的描述，正確的是( )

A.啟動器只在日光燈啟動時起作用

B.日光燈正常工作時，取走啟動器，日光燈就不能正常工作

C.啟動器在日光燈起動時，相當一個自動開關

D.啟動器在日光燈正常工作時，一直保持導通狀態，使得電路

閉合

2.下列關于鎮流器的說法，錯誤的是( )

A.鎮流器在日光燈電路中就起著一阻值很大的電阻的作用

B.鎮流器在日光燈啟動相當于一個電源

C.鎮流器在日光燈正常工作時，可用一根導線替代

D.鎮流器在工作時總是阻礙電路中電流的變化

3.下列有關日光燈的使用方法，正確的是( )

A.日光燈的啟動器丟失，做為應急措施，可以用一小段帶絕緣

外皮的導線起動日光燈

B.日光燈在冬天使用時，啟動較困難，可用熱毛巾熱敷燈管的中部，使之啟動容易些

C.日光燈的鎮流器損壞了，可用一只電阻替代

圖16—6—5

①當滑動變阻器的滑動頭向右移動時，拉力 .

②當滑動頭向左移動時，拉力 .

③當滑動頭不動時，拉力 .(填“變大”、“不變”或“變小”)

8.如圖16—6—6所示，S為起動器，L為鎮流器，日光燈接線圖正確的是( )

D.日光燈在電壓較低時，起動較困難，這時可將鎮流器暫時短

路，使啟動變得容易些

4.下列對日光燈內部組件的認識，不正確的是( )

A.起動器氖泡中的氖氣能在較低的電壓下發光，但不適于照明

B.燈管中的汞蒸汽在較高電壓下能發光，且適于照明

C.起動器中的電容器是使動，靜觸片在分離時不產生火花

D.燈管壁的熒光是在燈絲發出的電子激發下發光的

5.一塊銅片置于如圖16—6—4所示的磁場中，如果用力把這銅

片從磁場拉出或把它進一步推入，在這兩個過程中有關磁場對

銅片的作用力，下列敘述正確的是( )

圖16—6—6

9.下列關于日光燈管的說法，正確的是( )

A.日光燈管內部只有稀薄的汞蒸汽

B.日光燈管發的光是內部汞蒸汽導電而發出的

C.日光燈管發出的光是其管壁的滎光粉導電而發出的

D.日光燈管在正常工作時會發出紫外線

10.下列關于日光燈工作情況的敘述，正確的是( )

圖16—6—4

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A.日光燈和白熾燈一樣都可接在直流電路中而正常工作

A.拉出時受到阻力 B.推入時受到阻力

C.拉出時不受磁場力 D.推入時不受磁場力 B.日光燈只能接在交流電路中工作

C.一個標有“220V，40W”的日光燈管，用歐姆表測燈管兩端，讀數約6.在加工顯像管的過程中，需要將管內氣體全部抽出，但

11.有一盞日光燈，不能起動，且接通電路時燈管無閃爍，則可能的原因是( )

A.電路中某處開路

B.電路中鎮流器短路

C.電路中起動器開路 D.電路中起動器短路

12.如圖16—6—7所示，掛在彈簧下面的條形磁鐵的一端在閉合

線圈內上下振動，如果空氣阻力不計，則( )

圖16—6—7

A.磁鐵的振幅不變

螢火蟲的發光器官，生長在腹部的第六節和第七節之間；從外表看只是層銀灰色的透明薄膜，如果把這層薄膜揭開在放大鏡下觀察，便可見到數以千計的發光細胞，再下面是反光層，在發光細胞周圍密布著小氣管和密密麻麻的纖細神經分支。發光細胞中的主要物質是熒光素和熒光酶。當螢火蟲開始活動時，呼吸加快，體內吸進大量氧氣，氧氣通過小氣管進入發光細胞，熒光素在細胞內與起著催化劑作用的熒光酶互相作用時，熒光素就會活化，產生生物氧化反應，導致螢火蟲的腹下發出碧瑩瑩的光亮來。又由于螢火蟲不同的呼吸節律，便形成時明時暗的"閃光信號"。人們經過研究，把其發光的過程，列一簡單的公式：

[創新實踐]

日光燈是怎樣發明的

當你在夏天的晚上，在樹林里、草原上、花園里或小溪旁看到螢火蟲像一盞盞小燈籠似地在眼前晃過去時，你一定會高興的叫起來，“啊！螢火蟲!”

螢火蟲怎樣發光？發光的用意是什么？這些都是少年朋友們感興趣的問題。

B.磁鐵的振幅將減小

C.線圈中有逐漸變弱的直流電 D.線圈中有逐漸變弱的交流電

12.下列對變壓電器和電機中的渦流認識正確的是( )

A.渦流會使鐵心溫度升高，危及線圈絕緣材料的壽命

B.渦流發熱要損耗額外的能量

C.可以將變壓器和電機的鐵心用相互絕緣的很薄的砂鋼片疊壓而

成，這樣可以減小鐵心中的感應電動勢

D.渦流產生于變壓器和電機的線圈中，對原電流起阻礙作用

13.下列對渦流的認識，不正確的是( )

A.大塊金屬中無感應電動勢產生，直接產生了渦電流

B.渦流對生產和實驗既有利又有危害

C.渦流的形成是遵從電磁感應規律的

D.渦流有電流的三種效應

螢火蟲體內的熒光素并不是用之不竭的，那么它們不斷地多次發光，能量又是從何而來的呢?

原來能量來自三磷酸腺苷(簡稱ATP)，它是一切生物體內供應能源的物質。螢火蟲體內有了這種能源，不但能不間斷地發光，而且亮度也較強。只有發光結構還不能發光，還要有腦神經系統調節支配。如果做個實驗，將螢火蟲的頭部切除，發光的機制也就失去作用。

螢火蟲發光的效率非常高，幾乎能將化學能全部轉化為可見光，為現代電光源效率的幾倍到幾十倍。由于光源來自體內的化學物質，因此，螢火蟲發出來的光雖亮但沒有熱量，人們稱這種光為“冷光”。由于螢火蟲的光不帶輻射熱，物理學家們認為這是非常理想的燈光，因一般東西發光時，同時也要發熱，如點著了的蠟燭。又如電燈開亮后燈泡也熱得發燙。然而人們并不需要燈光發熱，假使能創造出像螢火蟲一樣不發探究提升]

14.如圖16—6—8所示是利用高頻交流電焊接自行車車架的原理

示意圖.當線圖中通以高頻交流電時，待焊接的車架中就會產生感

應電流，使得焊縫處金屬熔化而焊接起來.

(1)為什么在其他條件不變的情況下，交流電流的頻率越高，

焊接越快?

(2)為什么焊接過程中，待焊接的焊縫處已被熔化而車架的其

它部分并不是很熱?

熱的光來那將是很理想的。三十多年前，人們模擬了螢火蟲發光的原理3eud教育網 教學資源集散地。可能是最大的免費教育資源網！

創造出日光燈（螢光燈）來，基本上達到了這種要求。

第6節日光燈答案

[主干知識]

1. 燈管、鎮流器、起動器.

2. 一個瞬時高電壓, 自感電動勢

. 串聯分壓;

起動器; 自感電動勢

4. 渦流的熱效應；渦流的磁效應

[基礎鞏固]

1. 【答案】AC 2. 【答案】BD

3. 【答案】AB 4. 【答案】BD

5. 【答案】AB 6【答案】.D

7. 【答案】①變小 ②變大 ③不變

8. 【答案】A. 9.【答案】D

10. 【答案】B 11. 【答案】ABCD

12. 【答案】BD 13. 【答案】AB 14. 【答案】A

探究提升

15. 【解析】 本題是高頻焊接問題，是渦流的應用.依據高頻焊接的原理可知，當線圈中接入高頻電流時，待焊車架內就會產生電磁感應，出現渦電流，由電磁感應的知識可判斷當線圈中電流頻率越高時，車架中的磁通量改變越快，在其他條件不變的情況下，渦電流的熱功率就越大.至于焊縫處已被熔化而其他部分并不是很熱，這可從渦電流的整個閉合電路來分析，在待焊處，顯然接觸電阻比其他部分大，而通過的渦電流又一樣，故焊接處的熱功率比其他位置大得多.

在分析渦流的應用問題時，還是要依據其本質——由于電磁感應而產生的感應電流來分析，對于渦流的熱效應問題重在分析線圈中電流的頻率和渦流電路中的電阻.

一、【知識結構】

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